【手続補正書】
【提出日】平成18年6月12日(2006.6.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】温度補償回路及び温度補償型圧電発振器
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】  圧電振動子の温度変化による周波数の変化を補償する為の補償電圧を発生する温度補償回路であって、前記温度補償回路は温度センサ部と、関数発生部と、を備え、
前記関数発生部がオペアンプを備え、該オペアンプの反転入力端子と前記温度センサ部の出力電圧が印加される入力端子との間に第１のサーミスタと抵抗との並列回路を挿入接続した構成と、該オペアンプの非反転入力端子に基準電圧発生部の出力端子を接続した構成と、前記オペアンプの出力端子と反転入力端子との間に第２のサーミスタと抵抗との直列回路と、を備えたものであることを特徴とする温度補償回路。
【請求項２】  圧電振動子と、発振用増幅回路と、前記圧電振動子の温度変化による周波数の変化を補償する為の補償電圧を発生する温度補償回路と、前記補償電圧の印加を受けて容量値が可変する可変容量素子と、を備えた圧電発振器であって、前記温度補償回路は温度センサ部と、基準電圧発生部と、前記温度センサ部の出力電圧と前記基準電圧発生部の出力電圧とに基づいた電圧を出力する関数発生部と、該関数発生部が出力した電圧からノイズ信号を除去した前記補償電圧を出力する為のローパスフィルタと、を備え、
前記関数発生部がオペアンプを備え、該オペアンプの反転入力端子と前記温度センサ部の出力電圧が印加される入力端子との間に第１のサーミスタと抵抗との並列回路を挿入接続した構成と、該オペアンプの非反転入力端子に基準電圧発生部の出力端子を接続した構成と、前記オペアンプの出力端子と反転入力端子との間に第２のサーミスタと抵抗との直列回路と、を備えたものであることを特徴とする温度補償型圧電発振器。
【請求項３】  前記ローパスフィルタがオペアンプを備えたものであり、該オペアンプの反転入力端子に前記関数発生部の出力端子を接続し、該オペアンプの非反転入力端子に基準電圧を印加した構成を有し、
該オペアンプの出力端子と非反転入力端子との間にコンデンサを接続した構成を有することを特徴とする請求項２に記載の温度補償型圧電発振器。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するために、本発明は、圧電振動子の温度変化による周波数の変化を補償する為の補償電圧を発生する温度補償回路であって、前記温度補償回路は温度センサ部と、関数発生部と、を備え、前記関数発生部がオペアンプを備え、該オペアンプの反転入力端子と前記温度センサ部の出力電圧が印加される入力端子との間に第１のサーミスタと抵抗との並列回路を挿入接続した構成と、該オペアンプの非反転入力端子に基準電圧発生部の出力端子を接続した構成と、前記オペアンプの出力端子と反転入力端子との間に第２のサーミスタと抵抗との直列回路と、を備えたものであることを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
また、本発明は、圧電振動子と、発振用増幅回路と、前記圧電振動子の温度変化による周波数の変化を補償する為の補償電圧を発生する温度補償回路と、前記補償電圧の印加を受けて容量値が可変する可変容量素子と、を備えた圧電発振器であって、前記温度補償回路は温度センサ部と、基準電圧発生部と、前記温度センサ部の出力電圧と前記基準電圧発生部の出力電圧とに基づいた電圧を出力する関数発生部と、該関数発生部が出力した電圧からノイズ信号を除去した前記補償電圧を出力する為のローパスフィルタと、を備え、前記関数発生部がオペアンプを備え、該オペアンプの反転入力端子と前記温度センサ部の出力電圧が印加される入力端子との間に第１のサーミスタと抵抗との並列回路を挿入接続した構成と、該オペアンプの非反転入力端子に基準電圧発生部の出力端子を接続した構成と、前記オペアンプの出力端子と反転入力端子との間に第２のサーミスタと抵抗との直列回路と、を備えたものであることを特徴とする。
また、本発明は、前記ローパスフィルタがオペアンプを備えたものであり、該オペアンプの反転入力端子に前記関数発生部の出力端子を接続し、該オペアンプの非反転入力端子に基準電圧を印加した構成を有し、該オペアンプの出力端子と非反転入力端子との間にコンデンサを接続した構成を有することを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明の実施形態に係る温度補償方式のブロック図である。この温度補償方式は、水晶振動子１１を備えた水晶発振回路１２と、両端の電位差により容量が変化する可変容量ダイオード１４と、周囲温度を検出する温度センサ部１０１と、温度センサ部１０１の電圧に基づいて近似３次関数電圧を発生する関数発生部１０２と、関数発生部１０２と温度センサ部１０１の信号を合成して信号のノイズを除去するローパスフィルタ部１０３と、関数発生部１０２とローパスフィルタ部１０３内の差動増幅器の基準となる電圧を供給する基準電圧発生部１０４とを備えて構成される。
図２は図１の温度補償方式の動作を説明する説明図である。同図内の（１）は発振回路１２の水晶振動子１１の温度特性、（２）は温度センサ部１０１の出力特性、（３）は関数発生部１０２の出力特性、（４）はローパスフィルタ部１０３の出力特性、（５）は可変容量ダイオード１４の出力補償容量変化に伴う周波数可変特性を表す。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
次に図１、図２、図３を参照して本実施形態の温度補償方式の動作について説明する。温度センサ部１０１は、その出力電圧が、（２）のように温度上昇に対し単調減少し、振動子の変曲点温度（図２のｃ点）で動作電圧のセンター（センター電位）となるように設定したものである。また基準電圧発生部１０４の出力電圧は、動作電圧のセンター電位に設定する。そして（１）の振動子の温度特性より、変曲点温度（ｃ点）より低温側（図２のａ点）では、サーミスタＴＨ１とＴＨ２の抵抗値は大きい値を示す。そして、このときサーミスタＴＨ１の抵抗値が抵抗Ｒ８より十分大きいものであれば、関数発生部１０２のオペアンプＩＣ２の入力抵抗値はサーミスタＴＨ１に並列接続する抵抗Ｒ８の抵抗値で支配的に決定される。また、関数発生部１０２のオペアンプＩＣ２の帰還抵抗値は、サーミスタＴＨ２の抵抗値で支配的に決定される。その結果、温度の点では関数発生部１０２のオペアンプＩＣ２の利得は大きく、単位温度あたりの電圧変化は大きくなる。その理由は、オペアンプＩＣ２の利得は、帰還抵抗（ＴＨ２＋Ｒ１０）とＲ８とＴＨ１の並列抵抗値の比で決まるためである。
次に周囲温度が変曲点温度（図２のｂ点）に近づくに従い、サーミスタＴＨ１の抵抗値及びサーミスタＴＨ２の抵抗値が減少し、そのときに於いても例えば、サーミスタＴＨ１の抵抗値が抵抗Ｒ８より大きいものであれば、関数発生部１０２のオペアンプＩＣ２の利得が低下し、単位温度あたりの電圧変化は小さくなる。
従って、低温側ａ〜ｃの範囲では、オペアンプＩＣ２の出力電圧は、温度上昇に伴いオペアンプＩＣ１の出力電圧の低下とオペアンプＩＣ２を有する反転増幅回路の利得の低下とが相乗し、図２の（３）に示すごとく曲線特性となる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
次に変曲点温度（ｃ点）より高温側では、温度上昇に伴うサーミスタＴＨ１とＴＨ２の抵抗値の低下により、例えば、サーミスタＴＨ２の抵抗値が抵抗Ｒ９より十分小さいものであれば関数発生部１０２のオペアンプＩＣ２の帰還抵抗値はサーミスタＴＨ２に直列接続する抵抗Ｒ９の抵抗値が支配的となりほぼ一定値を示す。また入力抵抗値はサーミスタＴＨ１の抵抗値が支配的になる。その結果、変曲点近くではサーミスタＴＨ１の抵抗値は大きく、オペアンプＩＣ２の利得は小さく単位温度当りの電圧変化は小さいが、温度が上昇するに従いサーミスタＴＨ１の抵抗値は急激に小さくなり、オペアンプＩＣ２の利得は急激に増加する。このことにより低温度側では低い電圧、変曲点近傍では滑らかな上昇、高温度側では急激に高い電圧を示し単調増加近似３次関数を示す。
次にローパスフィルタ部１０３は、オペアンプＩＣ３を使用するアクティブ・ローパスフィルタを構成する。即ちオペアンプＩＣ３の出力信号をコンデンサＣ２を介し同オペアンプＩＣ３の（＋）入力へ同相帰還することにより、補償電圧に重畳する高周波ノイズを遮断する。同時に、図２の（３）に示す関数発生部１０２の出力電圧と図２の（２）に示す温度センサ部１０１の出力電圧とを抵抗Ｒ１０、Ｒ１１を介して、同オペアンプＩＣ３の（−）入力端子に入力し反転増幅する。またオペアンプＩＣ３の（＋）入力端子は抵抗Ｒ１３を介して基準電圧発生部（抵抗Ｒ６、Ｒ７で構成）に接続し、関数発生部１０２のオペアンプＩＣ２の（＋）入力端子と同じく動作電圧のセンター電位が印加される（図２の（４））。このような回路設定によってローパスフィルタ部１０３の出力電圧は、図２の（４）に示すような温度変化に対して、近似３次関数的変化を呈する。そしてローパスフィルタ部１０３の出力電圧は高抵抗Ｒ１４を介し可変容量ダイオードＤ４のカソードに印加されるので、これに伴いダイオードＤ４容量を変化させて、水晶発振器の周波数を図２の（５）に示す如く、可変するよう制御するので、当該周波数制御による周波数変化と図２の（１）に示す水晶振動子の周波数温度特性とが相殺することで水晶発振器の周波数温度特性は安定する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
【発明の効果】
以上記載のごとく本発明によれば、関数発生部の出力とセンサ部の出力電圧を合成した時に近似３次関数的に変化する制御電圧を発生させ、ローパスフィルタを介して可変容量素子に印加するので、可変容量素子の容量変化によりＡＴカットによる水晶振動子の温度特性を正確に補正することができる。
また、関数発生の手段が入力抵抗と演算増幅器の帰還抵抗にサーミスタを使用し、温度により入力抵抗と帰還抵抗の比率を変えることにより演算増幅器の利得を変化させて単調増加近似３次関数の電圧を発生するので、簡単な回路構成で比較的正確な３次関数の電圧を発生することができる。
また、演算増幅器の利得制御により単調増加近似３次関数の電圧を生成するので、制御が容易となり回路構成が簡略化される。
また、センサ部との電圧と関数発生部の出力電圧を合成するので、単調増加近似３次関数から近似３次関数へ変換することができる。
また、演算増幅器の出力を容量素子を介してこの演算増幅器の同相入力に帰還するので、アクティブ・ローパスフィルタを構成し、位相雑音特性を改善することができる。
また、可変容量素子として可変容量ダイオードや印加電圧により容量が可変する半導体デバイスを用いることもできるので、回路構成に幅が拡がり、それに伴って回路特性のバリエーションが広くなる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
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